太阳方位探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳方位探测器，包括：顶部具有能够透光的缝隙的壳体以及第一光电探测部件。第一光电探测部件包括在光敏材料基片上形成的形状相同的第一和第二光电探测元件，第一和第二光电探测元件能够各自响应于通过所述缝隙入射的太阳光而提供电信号。本发明专利技术的太阳方位探测器输出的信号与电池板的方位角具有特定数值关系，从而提高了太阳能电池板角度调节系统对太阳能电池板进行调节的精度。另外，通过本发明专利技术，能得到受外部太阳光的强弱变化的影响较小的差分相对值的处理信号，从而改进太阳能电池板角度调节系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳方位探测器，尤其涉及一种具有能够响应于太阳方位而输出连续信号的光电探测部件的太阳方位探测器。
技术介绍
在各种利用太阳能资源的装置(例如，太阳能发电设备)中，越来越多地使用光电转换的太阳能电池板。为了提高光电转换效率，除了改进硅光电池的制造工艺之外，另外一种方法是对太阳能电池板的角度进行调节。下面的公式示出了光电转换太阳能电池板表面获得的光照度E(即，光能量) E＝E0cosθ 其中，θ为入射光线与被照表面的法线之间的夹角，E0表示θ为0(即太阳光垂直入射)时太阳能电池板表面所获得的光照度。光照度越大，能够获得的光电流也就越大。 根据上述公式可知，如果将θ的变化控制在±5°之内，E的下降不超过0.5％；但如果θ的变化达到±30°，则E的下降会达到14％，这会使得光电转换效率损失严重。因此，需要一种能够对太阳能电池板的角度进行调节的系统，该系统的结构在图1中以框图的形式示意性地示出。如图1所示，太阳能电池板角度调节系统1包括太阳方位探测器2、系统控制器3和转角执行机构4。太阳方位探测器2测量入射太阳光线相对于太阳能电池板法线的方位，并将测量信号提供给系统控制器3进行处理。系统控制器3响应于由太阳方位探测器输出的表示太阳方位的信号，向转角执行机构4输出控制信号。最后，转角控制机构4根据所接收的控制信号对太阳能电池板5的角度进行调节。 目前已有的能够提供太阳方位信号的太阳方位探测器如图2所示，这是一种点阵式太阳方位探测器2’。该点阵式太阳方位探测器2’的主要功能部件是由五个光敏元件11～15构成的探测单元。点阵式太阳方位探测器2’以这样的方式安装在太阳能电池板5上，即，太阳方位探测器2’的法线与太阳能电池板5的法线重合。当太阳光以垂直于电池板的方向入射时，只有中心处的光敏元件11能够接收阳光从而输出电信号。当太阳的入射方向与电池板表面的法线具有倾角时，外围的四个光敏元件12～15中的其中之一将接收入射阳光而输出电信号。通过判断五个光敏元件中哪一个具有输出信号，可得知太阳光相对于法线的倾斜方向。 但是，这种点阵式的太阳方位探测器2’提供的信号是非连续的，这使得根据其所输出的信号进行的调节精度有限。并且，在阳光入射位置位于中心光敏元件11与其外围的光敏元件之间的部分时，太阳方位探测器2’无输出信号，这时无法判断太阳的方位，从而使得对太阳能电池板的角度调节不够准确。
技术实现思路
为了克服上述现有的太阳方位探测器的缺点，本专利技术提供了一种能够以连续的信号来表示太阳方位的太阳方位探测器。 根据本专利技术的一个实施方案，提供了一种太阳方位探测器，包括壳体，其顶部具有能够透光的缝隙；以及第一光电探测部件，该第一光电探测部件包括在光敏材料基片上形成的形状相同的第一和第二光电探测元件，第一和第二光电探测元件能够各自响应于通过所述缝隙入射的太阳光而提供电信号。 光敏材料基片可为矩形，第一和第二光电探测元件可为矩形区域的对角线划分而形成的两个直角三角形区域。在光敏材料基片为矩形的情况下，第一和第二光电探测元件响应于入射太阳光而提供的电信号分别为I1和I2，入射太阳光的光面与第一光电探测部件的法平面之间的夹角αi可通过以下公式来确定 tgαi＝*C 其中，C是与所述太阳方位探测器有关的常数，其可根据所述缝隙与所述第一光电探测部件之间的距离、以及所述第一和第二光电探测元件的形状来确定。 光敏材料基片可为圆形，第一和第二光电探测元件可为圆形区域的直径划分而形成的两个半圆形区域。 根据本专利技术的一个实施方案，太阳方位探测器可进一步包括位于壳体侧面上的辅助探测器，辅助探测器内设置有第二光电探测部件，太阳光能够通过辅助探测器入射到所述第二光电探测部件上，第一光电探测部件与第二光电探测部件的探测视场互有交叠。 根据本专利技术的一个实施方案，第一光电探测部件可进一步包括第三和第四光电探测元件，第三和第四光电探测元件可分别位于第一和第二光电探测元件形成的区域的上侧和下侧。 与现有的太阳方位探测器不同，由本专利技术的太阳方位探测器输出的信号与电池板的方位角具有特定数值关系，从而提高了太阳能电池板角度调节系统对太阳能电池板进行调节的精度。另外，由本专利技术的太阳方位探测器提供给系统控制器的光电信号经处理后所得到的信号是一个差分相对值，该信号受外部太阳光的强弱变化的影响较小，因而能够改进太阳能电池板角度调节系统的可靠性。 附图说明 下面将根据附图详细描述本专利技术的具体实施方案，其中 图1示出了太阳能电池板角度调节系统的结构框图； 图2示出了一种公知的太阳方位探测器的俯视图； 图3示出了根据本专利技术一个实施方案的太阳方位探测器的光电探测部件的俯视图； 图4示出了太阳光入射到图3所示的光电探测部件上的光路立体图； 图5是与图4相对应的光路平面图； 图6示出的是入射太阳光在图3所示的光电探测部件上形成的光带的俯视图； 图7示出了根据本专利技术一个实施例的太阳方位探测器的立体图； 图8示出了根据本专利技术另一实施例的太阳方位探测器的立体图； 图9示出了根据本专利技术另一实施方案的太阳方位探测器的探测范围的示意图； 图10示出了根据本专利技术的另一实施方案的太阳方位探测器的光电探测部件的俯视图； 图11和12示出了根据本专利技术的另一实施方案的太阳方位探测器的光电探测部件的俯视图。 具体实施例方式 以下将结合附图详细描述本专利技术的太阳方位探测器。 图3所示的是根据本专利技术的一个实施方案的太阳方位探测器的光电探测部件200a。光电探测部件200a包括在同一基片的光敏材料上刻出的两个光电探测元件201和202。如图4所示，基片为矩形，光电探测元件201和202分别为矩形区域的对角线划分形成的形状相同的两个直角三角形部分，倾斜角为θ。元件201和202受到阳光照射而产生的电信号分别为I1和I2，I1和I2的值与元件201或202受阳光照射的面积成正比。 光电探测部件200a设置在一壳体内部，该壳体可为长方体形状，其顶部具有缝隙，阳光能够透过缝隙入射到壳体内部。光电探测部件200a可如下设置其与壳体顶面平行，壳体的缝隙在光电探测部件200a上的正投影垂直于光电探测部件200a的矩形区域的两边，并与矩形区域的中线重合。 图4示出的是太阳光穿过壳体的缝隙入射到图3所示的光电探测部件200a上的立体图。其中，阳光垂直于光电探测部件200a入射形成的光面与实际入射阳光形成的光面之间的夹角为αi。图5示出了与图4相对应的平面图，其中，线h是光电探测部件200a平面的法线，入射光线1与h之间的夹角为αi。 公式(1)表示了入射光线1与h之间的夹角αi与光电探测元件201、202所产生的电信号I1、I2的关系 tgαi＝*C (1) 其中，C为常数，它的值与太阳方位探测器的结构尺寸有关。由公式(1)可以看出，通过确定的光电探测部件，如果已知I1和I2的值，就能够计算出αi的大小。 图5示出的是不同方位的入射太阳光在光电探测部件200a上形成的光带的俯视图。 如图6所示，线a、a’分别与光电探测元件201、202形成的矩形区域的左右两边重合，线e为元件201和202形成的矩形的中线，而b表示入射太阳光的在光电探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳方位探测器，包括：壳体，其顶部具有能够透光的缝隙；以及第一光电探测部件，其特征在于，所述第一光电探测部件包括在光敏材料基片上形成的形状相同的第一和第二光电探测元件，所述第一和第二光电探测元件能够各自响应于通过所述缝隙入射的太阳光而提供电信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余四祥，郭玉蛟，
申请(专利权)人：北京科强科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]